燃烧过程中石油焦表面形态的变化

用氮气等温吸附/脱附法对石油焦燃烧过程中表面形态的变化进行了分析.通过BET法和t-plot法对不同燃尽率的石油焦进行了比表面积和孔容积的测定.结果表明,石油焦燃烧过程中孔隙结构变得发达,比表面积和孔容积较原样明显增大且变化趋势基本一致.验证了石油焦燃烧具有分形动力学的行为特征,用FHH模型求得燃烧中表面分形维数值接近3,表明燃烧反应是在空间网格结构的内、外部同时发生的;同时发现,石油焦表面分形维数与比表面积和孔容积在变化趋势上存在明显差异.     

褐煤快速热解比表面积及孔隙结构变化规律

利用高温沉降炉在1 523K制备不同热解时间的褐煤焦,采用美国Autoscan33压汞仪基于压力扫描的结果测定了煤粉和不同热解时间煤焦的比表面积、孔容积与孔径的特征.与IUIPAC方法不同,基于孔隙比表面积的变化规律将孔隙分为微细孔和大孔两类.各煤焦实验的比表面积和孔径分布具有相似的特点,煤焦的比表面积和孔容积随着热解时间呈现先增大后减小再增大的非单调变化现象;大孔的比表面积呈增大的趋势,而大孔的平均孔径呈变小的趋势.这表明热解过程降低了部分微细孔的复杂性,使其在形态上转变为大孔,有利于后续的燃烧和气化.     

生物质颗粒孔隙结构在热解过程中的变化

利用氮气等温吸附/脱附法（-196℃）和扫描电镜（SEM）等研究了热解过程中生物质颗粒孔隙结构的演化规律,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。热解过程中孔网络结构在发生演变,孔的形状发生了一定变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,生物质焦的BET比表面积先增大后减小,500℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近。通过分形FHH方程回归得到的分形维数能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数的变化与BET比表面积有一定关联。     

热解温度和脱灰处理对褐煤半焦孔结构的影响及分形分析

采用低温氮气吸附法分析了胜利褐煤在低温(350℃~600℃)热解过程中孔结构的变化,研究了热解温度及脱灰处理对半焦的平均孔径、比表面积和孔径分布等孔结构参数的影响,并利用FHH(Frenkel-Halsey-Hill)模型,分别在相对压力为0~0.50和0.50~0.95内计算了不同的分形维数D_1和D_2,用以表征煤样的分形特征.结果表明:在热解过程中,半焦的比表面积与孔容积具有相同的变化趋势,与平均孔径呈相反的变化趋势;当热解温度高于500℃时,脱灰褐煤转化为半焦的过程中孔结构变得更为发达,比表面积和微孔孔容明显增大,孔径区间在0.45nm~1.58nm及2.65nm~10.00nm内的孔数量明显增加;FHH模型分析表明,半焦内存在两种变化趋势相反的分形维数D_1和D_2.D_1可以描述450℃之前脱灰褐煤半焦微孔表面的粗糙程度,D2可以反映出整个热解过程中脱灰褐煤的中孔孔容粗糙程度.     

干馏终温对油砂半焦表面特性的影响

利用氮气等温吸附脱附法和电镜扫描研究了印尼油砂干馏热解过程中半焦表面特性的变化,并利用分形维数来定量描述半焦表面形态的复杂程度。结果表明,半焦BET比表面积与孔容积随干馏终温的变化趋势相近,均呈现先增大后减小的趋势。通过FHH方程回归得到的分形维数能够较好地反映半焦内部孔隙结构的分形特性,挥发分的吸出、塑性变形、气体产物的逸出以及油蒸汽的再凝结造成的闭孔效应的多种作用的交替影响,使分形维数在不同的温度区间有不同的变化趋势。电镜扫描能够直观地观察到半焦表面的孔结构特征,利用Matlab编程分析电镜图片得到的盒子维数与氮吸附数据拟合得到的FHH分形维数变化趋势基本一致。     

油页岩半焦与锯末混烧过程孔隙结构变化研究

利用氮等温吸附脱附法研究了燃烧过程对油页岩半焦和锯末混合物表面孔隙结构特性的影响,并应用分形维数来定量描述混合物表面形态的复杂程度。结果表明:混合物各个孔径范围内的孔体积较半焦明显减少,在失水段尤为明显,燃烧前期表面孔隙以中微孔为主,后期以中大孔和大孔为主;混合物的中微孔结构在挥发分燃烧阶段得到充分发展,比表面积在显著增大,对反应进程具有促进作用。通过FHH方程线性回归得到的分形维数反映出混合物内部孔隙的立体化程度比半焦更高,燃烧阶段化学反应及力学作用的交替影响,引起分形维数随温度而变化。     

用氮气吸附法研究二甲醚催化剂表面分形维数

在77K下对四种二甲醚催化剂进行N2吸附—脱附等温线测定,得到了催化剂的孔结构参数,研究了其孔径分布、比表面积、等温线形态变化,并利用等温吸附数据计算其分形维数。结果表明,四种催化剂分形维数在2～3之间,将催化剂颗粒机械成型得到的片剂都具有分形特性,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。     

KOH活化法制备有机双电层电容器用高比表面积活性炭

以石油焦为原料、KOH为活化剂制备有机双电层电容器用高比表面积活性炭。考察了活化剂与石油焦的质量比（碱炭比R）对活性炭的孔结构及其比电容的影响,研究结果表明：增大活化剂用量可制得中孔含量丰富的高比表面积活性炭,碱炭比为5时所制活性炭的比表面积和总孔容分别为2646m^2／g和1．66cm^2／g,中孔率高达53．6％,以该活性炭作电极组装成的双电层电容器在1mol／L LiPF6（EC＋DMC＋EMC）有机电解液中的比电容可达173F／g,同时具有良好的充放电性能和功率特性。     

石灰的活性度及微观结构研究

采用场发射扫描电镜和全自动压汞仪研究了石灰的晶粒大小、比表面积、孔隙等微观结构,考察了煅烧时间、温度和压力对石灰活性度的影响规律,确定石灰微观结构与石灰活性度的关系.结果表明,随石灰的比表面积、平均孔径和孔容积增加,石灰活性度先增大后减小,石灰比表面积约为2.0 m2/g、平均孔径约为850 nm、孔容积约为0.58 m L/g时石灰活性度最高.     

气化活性与孔比表面积的关系

实验研究了石油焦气化反应活性和孔比表面积的关系．研究结果表明，石油焦的水蒸气气化反应速率远大于二氧化碳条件下气化的反应速率，两种介质中比气化反应速率曲线变化趋势不同．石油焦的孔隙结构、孔的分布对其气化活性起着决定性的作用；石油焦的比气化反应速率与有效比表面积有着较好的线性关系；在水蒸气和二氧化碳两种介质中的比气化反应速率的比值和有效比表面积的比值有着很好的相关性．     

粉煤灰-水泥浆体的孔体积分形维数及其与孔结构和强度的关系

采用压汞法对不同龄期粉煤灰-水泥浆体的孔分形结构进行了实验研究，测定了复合浆体孔体积分形维数，探讨了孔体积分形维数与孔隙率，孔表面积、平均孔径、孔分布及宏观力学性能的关系。实验结果表明：粉煤灰-水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征，孔体积分形维数在3．3～3．5之间；孔体积分形维数越大，浆体的孔径越小、孔隙率越低，孔表面积越大，小于20nm的微孔越多，大于100nm的大孔越少，而且复合体系的抗压及抗折强度也越高。     

煤的孔隙结构与反应性关系的研究进展

煤在气化、燃烧与活性炭制备等热化学转化过程中，均存在着孔隙结构与表面积的变化．煤的孔隙结构变化特征的研究是煤炭高效合理利用的基础．从煤的孔隙结构的表征、反应过程中孔隙结构变化以及孔隙结构模型三方面总结了煤的孔隙结构与反应性关系领域的研究现状，并对今后的研究重点进行了展望，即加强孔隙结构与反应性关系通用规律和催化剂对孔隙结构影响两方面的研究．     

煤粉孔隙结构对燃烧过程的影响

提出无形孔模型,建立了控制煤粒燃烧过程的颗粒内部多相燃烧动力学方程、传热和传质方程、流动方程等,对单颗煤粒内部燃烧过程模型进行了数值求解,研究了孔隙率、比表面积、颗粒尺寸、颗粒温度等因素对煤焦反应性和燃烧机理的影响,并与Smith的实验结果进行了比较.     

吸附密度对蛋白质在离子交换吸附剂中孔扩散系数的影响

通过间歇吸附动力学实验,采用孔扩散模型研究了牛血清白蛋白和γ-球蛋白在阴离子交换剂中的扩散行为,考察了蛋白质初浓度和平均吸附密度对孔扩散系数的影响.结果表明,随蛋白质初浓度和平均吸附密度增大,孔扩散系数均呈指数下降,且蛋白质分子尺寸越大下降趋势越明显.     

MODELLING OF THE INTERACTION OF NITROGEN DIOXIDE WITH ACTIVATED CARBON II. KINETICS OF REACTION WITH PORE EVOLUTION

Adsorption of nitrogen dioxide on activated carbon is found to be followed by reaction with the carbon surface at temperatures higher than 373 K. The dynamics of the nitrogen dioxide reaction with the carbon are measured gravimetrically over the temperature range 423-623 K. At small particle sizes (0.014 cm radius) the overall gasification kinetics are controlled by the surface reaction step, and are first order in nitrogen dioxide concentration. Using the random pore model to describe the evolution of reaction surface with porosity, the experimental data are fitted by a kinetic control gasification model, giving an activation energy of 86.2 kJ/mole.     

Study on coal chars combustion under O2/CO2 atmosphere with fractal random pore model

When predicting the variation of pore structure during O₂/CO₂ combustion of coal chars using the random pore model (RPM), it is impossible to calculate exactly the structure parameter ψ from the pore characteristics. The values of structure parameter ψ, which were calculated based on its fractal feature at various carbon conversions, should be almost constant. However, this investigation exhibited a drastic increase of ψ at the end of combustion reaction. In this work, structure parameter ψ of the RPM was modified according to the experimental analysis and a new model, fractal random pore model (FRPM), was constructed. Compared with other models such as RPM, discrete random pore model (DRPM), the Struis model (Model I) and the Liu model (Model II), it was found that fractal random pore model was more accurate to describe coal chars combustion, especially at higher conversions. Using the FRPM, O₂/CO₂ isotherm combustion of coal chars were analyzed at different temperatures.     

混凝土孔结构及其分形维数与氯离子扩散性能的关系

氯离子扩散系数是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的重要参数之一。通过开展不同水胶比混凝土的压汞试验和盐雾扩散试验,研究了混凝土内部孔隙率、孔径分布及临界孔径对氯离子扩散系数的影响规律。结合Menger海绵体模型,建立孔体积分形维数与氯离子扩散系数的关系。结果表明:孔隙率和临界孔径与无量纲化氯离子扩散系数的相关性很高,可作为反映混凝土氯离子扩散性能的重要参数;通过数学分析计算得到的孔表面分形维数分布在2.56~3.86之间,孔体积分形维数分布在2.85~2.98之间;基于压汞法和分形理论计算得到的孔体积分形维数可以作为评价氯离子扩散系数的指标,在孔径小于10 nm、10～100 nm、100～1 000 nm以及大于1 000 nm四类区间,氯离子扩散系数随孔体积分形维数的增加而下降。     

用无形孔模型研究影响煤粉燃烧的因素

用一种新的孔隙结构模型──无形孔模型来研究影响煤粉燃烧的因素。对该模型进行数值计算，跟踪燃尽过程中温度、氧浓度、燃烧速率等随时间的变化，得到有关曲线。定量探讨整个煤粒内部的燃烧过程。研究挥发分析出和燃烧对煤粉燃烧过程的影响。研究孔隙率、比表面积、粒径等因素对煤粉着火、燃尽的影响。结果表明孔隙率对燃尽的影响较大，而比表面对着火的影响较大。     

粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响

通过硬化水泥浆体力学性能、交流阻抗和孔结构等性能的测试,以及扫描电镜分析,研究了不同掺量的粉煤灰对硬化水泥浆体早期水化和孔结构的影响。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,水泥的凝结时间增加,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,但水泥-粉煤灰体系的水化速率降低,水泥浆体中孔溶液电阻和阻抗相应降低,硬化水泥浆体中大孔数量减少,微孔数量增加。